Baterai timbal-asam: Karakteristik umum

Oleh: Heru Setyawan

• Baterai timbal-asam: Sejarah
• Baterai timbal-asam: Data pembuatan dan pemakaian baterai
• Baterai timbal-asam: Kimia (Karakteristik umum)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Karakteristik tegangan sirkuit terbuka)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Kehilangan polarisasi dan hambatan)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Pemakaian sendiri)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Karakteristik dan sifat asam sulfat)

Baterai timbal-asam, atau kita lebih mengenalnya sebagai aki, dipakai secara luas pada sistem telepon, alat daya, aplikasi otomotif, sistem lampu darurat, dan sumber daya untuk peralatan pertambangan dan penanganan bahan. Pemakaian baterai timbal-asam yang luas ini dengan berbagai macam desain, ukuran dan tegangan sistem disebabkan oleh harganya yang murah dan mudah dalam pembuatannya. Meskipun murah, baterai ini masih memberikan kinerja dan karakteristik layanan yang baik untuk banyak aplikasi. Baterai timbal-asam masuk dalam daftar teratas produk pemakaian sehari-hari yang paling banyak didaur ulang. Lebih daripada 97% baterai timbal-asam didaur ulang.

Baterai timbal-asam masih menjadi segmen terbesar pasar baterai di dunia. Produksi dan pemakaiannya terus tumbuh karena aplikasi barunya untuk daya baterai dalam penyimpanan energi, daya darurat, dan kendaraan listrik dan hibrida selain pemakaian tradisionalnya untuk menghidupkan mobil atau sepeda motor, lampu mobil dan pengapian mesin (starting, lighting, ignition; SLI).

Akan tetapi sistem baterai timbal-asam menghadapi banyak tantangan bersaing pada beberapa pasar dari kimia baterai lain. Dalam pasar tradisionalnya, mis.: daya penggerak SLI dan telekomunikasi, pilihan alternatif seperti rancangan kimia litium sedang diteliti. Ini khususnya benar pada sektor SLI dimana transisi pada pasar otomotif dunia, dengan dukungan peraturan perundangan lingkungan baru, memindahkan industri mobil ke arah listrik dan berbagai jenis kendaraan hibrida. Baterai timbal-asam kehilangan posisinya sebagai kimia terdepan untuk platform kendaraan listrik dan hibrida ke sistem baterai litium-ion dan hidrida logam nikel. Akan tetapi, rancangan baterai timbal-asam maju yang dilaporkan baru-baru ini, mis.: yang dibuat oleh Eff Power (Gambar 1), mungkin memberikan peluang bagi baterai ini untuk mendapatkan kembali posisi pasar terkuat.

Pengembangan yang menjanjikan lainnya adalah kombinasi baterai timbal-asam dengan bahan elektroda karbon sebagai bagian dari susunan elektroda.UltraBattery^(R) yang ditemukan oleh CSIRO (Australia) dan dibuat oleh Furukawa Battery Co. dan East Penn adalah salah satu teknologi timbal-asam maju yang mungkin menemukan pasar dalam aplikasi hibrida. Teknologi UltraBattery disponsori oleh Advance Lead Battery Consortium (ALABC). ALABC adalah konsorsium penelitian yang awalnya dibentuk pada tahun 1992 untuk memajukan kemampuan baterai timbal-asam diatur katup untuk membantu kendaraan listrik menjadi kenyataan dan sejak itu telah menyesuaikan fokus penelitiannya pada kebutuhan sekarang untuk baterai (Gambar 2).

Baterai dengan rancangan pelat vertikal tradisional mampu memiliki energi spesifik lebih besar daripada 40 Wh/kg. Rancangan pelat horisontal dengan energi dan daya yang lebih tinggi telah dipakai dalam aplikasi traction dan fork lift.

Segmen timbal-asam sedang ditantang dengan perubahan ketika alat penyimpanan daya lain berusaha untuk memenangkan pangsa pasar untuk aplikasi baterai sekunder. Keunggulan dan kelemahan baterai asam timbal, dibandingkan dengan sistem lain, disajikan dalam Tabel 1.

Keunggulan	Kelamahan
Baterai sekunder yang terkenal murah – bisa dibuat pada basis lokal, di seluruh dunia, dari kapasitas produksi kecil sampai besar.	Umur siklus relatif rendah (50-500 siklus)
Tersedia dalam jumlah besar dan dalam berbagai ukuran dan rancangan – ukurannya dibuat dari lebih kecil daripada 1 Ah sampai beberapa ribu Ah.	Densitas energi terbatas – umumnya 30-40 Wh/kg
Kinerja kapasitas tinggi bagus – cocok untuk penyalaan mesin (tetapi kalah oleh beberapa baterai nikel-kadmium dan nikel-logam hidrida)	Pemakaian jangka panjang dalam kondisi pemakaian dapat menuju kepada polarisasi elektroda irreversibel (sulfasi)
Kinerja suhu rendah dan suhu tinggi sedang	Sulit dibuat dalam ukuran yang sangat kecil
Efisiensi listrik – efisiensi balik diatas 70%, membandingkan energi pemakaian keluar dan energi pengisian masuk	Pelepasan hidrogen dalam beberapa rancangan dapat menimbulkan bahaya ledakan (penahan nyala dipasang untuk mencegah bahaya ini)
Tegangan sel tinggi – tegangan sirkuit terbuka >2,0 V adalah tertinggi dari semua sistem baterai elektrolit air	Pelepasan stibene dan arsine dalam perancangan dengan antimoni dan arsen dalam paduan grid dapat berbahaya bagi kesehatan
Layanan mengapung bagus	Pemanasan tak terkendali dalam baterai yang dirancang kurang tepat atau peralatan pengisian
Indikasi keadaan muatan mudah	Korosi blister pos positif pada beberapa rancangan
Ketahanan muatan bagus untuk aplikasi pemakaian putus-putus (jika grid dibuat dengan paduan tegangan berlebih)
Tersedia dalam rancangan bebas perawatan
Harga murah dibandingkan dengan baterai lain
Komponen sel mudah didaur ulang

• Baterai timbal-asam: Sejarah
• Baterai timbal-asam: Data pembuatan dan pemakaian baterai
• Baterai timbal-asam: Kimia (Karakteristik umum)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Karakteristik tegangan sirkuit terbuka)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Kehilangan polarisasi dan hambatan)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Pemakaian sendiri)
• Baterai timbal-asam: Kimia (Karakteristik dan sifat asam sulfat)

Pustaka

A. Salkind & G. Zguris, Lead-Acid Batteries, dalam T. B. Reddy (Editor), Linden’s Handbook of Batteries, Edisi 4, McGraw-Hill, 2011.